Open-Source-Bein: Die Suche nach der Schaffung eines bionischen Glieds zum Selbermachen

Wenn Sie eine große Distanz zurücklegen wollten und die besten Sprinter der Welt zur Verfügung hätten, würden Sie sie dann gegeneinander laufen lassen oder in einer Staffel zusammenarbeiten? Das ist im Wesentlichen das Problem Elliott Rouse, ein biomedizinischer Ingenieur und Direktor des Neurobionics Lab an der University of Michigan, Ann Arbor, beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren damit.

Rouse, ein Ingenieur, ist einer von vielen, die an der Entwicklung eines Steuerungssystems für bionische Beine arbeiten. künstliche Gliedmaßen die verschiedene Signale des Trägers nutzen, um wie biologische Gliedmaßen zu agieren und sich zu bewegen.

„Die wahrscheinlich größte Herausforderung bei der Entwicklung eines Roboterbeins ist der Controller, der ihm sagt, was er tun soll“, sagte Rouse gegenüber Digital Trends. „Jedes Mal, wenn der Träger einen Schritt macht, muss ein Schritt eingeleitet werden. Und wenn sie wechseln, muss das Bein wissen, dass sich ihre Aktivität geändert hat, und sich entsprechend dieser neuen Aktivität bewegen. Wenn es einen Fehler macht, könnte die Person sehr, sehr verletzt werden – sie könnte zum Beispiel eine Treppe hinunterfallen. Auf der ganzen Welt gibt es talentierte Menschen, die sich mit diesen Steuerungsherausforderungen befassen. Sie investieren Jahre ihrer Zeit und Hunderttausende Dollar in den Bau eines Roboterbeins. So ist es seit Beginn dieses Fachgebiets.“

Zusammenarbeit fördern

Nur ist das laut Rouse ein kaputtes System. Es ist verständlich, dass sich konkurrierende High-Tech-Firmen bei der Entwicklung des „Next Big“ im Geheimen verstecken Sie hoffen, dass das Ding eine Gajillion Einheiten verkaufen und ihren Markt um weitere ein paar hundert Milliarden Dollar oder mehr erweitern wird Deckel. Aber es ist weniger verständlich, wenn Forschungsinstitute brillante Köpfe verschwenden, indem sie sie dazu bringen, die gleichen Probleme zu lösen, die auch andere Universitäten lösen. Verdammt, sogar einst eingeschworene Feinde Apple und Google Arbeiten Sie zusammen, wenn der Einsatz hoch genug ist.

„Das akademische System ist nicht besonders gut darin, gemeinschaftliche Forschung zu fördern“, gab Rouse zu. „Als Professor habe ich einen Job, bei dem ich an bestimmten Dingen gemessen werde, etwa an Bundesmitteln, veröffentlichten Zuschüssen und Studenten, die ich betreue. Wenn man sich die Art und Weise ansieht, wie das akademische System den Maßstab für Lehrkräfte in Forschungslabors festlegt, wird die Zusammenarbeit [eigentlich] weniger betont.“

Bei Steuerungssystemen für bionische Gliedmaßen besteht das Problem darin, überhaupt starten zu können Um Steuerungssysteme zu entwickeln, müssen einzelne Forschungslabore auf der ganzen Welt zunächst die zugrunde liegenden Systeme aufbauen Hardware. Um auf die frühere Analogie zurückzukommen: Das ist schlimmer, als wenn Apple und Samsung beispielsweise unter strengster Geheimhaltung konkurrierende Smartphones entwickeln würden. Es wäre eher so, als müssten Apple und Samsung ihre eigenen Computer-Betriebssysteme von Grund auf entwickeln, bevor sie mit der Entwicklung ihrer nächsten Generation beginnen Smartphone.

Hier setzt Rouses Projekt an, das Open-Source-Bein, kommt ins Spiel. Wie die Forscher dahinter auf einer speziellen Webseite erklären: „Der übergeordnete Zweck dieses Projekts besteht darin, a Derzeit wird fragmentierte Feldforschung in den Bereichen Prothesen-Hardware-Design, Prothesensteuerung und Biomechanik bei Amputierten durchgeführt Silos. Jeder Forscher entwickelt sein eigenes Roboterbeinsystem, an dem er seine Kontrollstrategien oder biomechanischen Hypothesen testen kann. Dies kann kurzfristig erfolgreich sein, da jeder Forscher Veröffentlichungen erstellt und sein Wissen erweitert. Langfristig verhindert dieser fragmentierte Forschungsansatz jedoch, dass sich die Ergebnisse auf das Leben von Menschen auswirken Menschen mit Behinderungen – was in einem übergreifenden Versagen des Fachgebiets gipfelte, wirklich die Wirkung zu entfalten hat es motiviert.“

Hier kommt das bionische Bein

Das Open-Source-Bein ist, wie der Name schon sagt, ein bionisches Open-Source-Bein, das zum allgegenwärtigen Hardwaresystem zur Erleichterung des Wachstums im Bereich der Prothesensteuerung werden könnte. Das Design ist einfach (d. h. leicht zusammenzubauen), tragbar (leicht und mit integrierten Batterien betrieben), wirtschaftlich (es kostet zwischen 10.000 und 25.000 US-Dollar im Vergleich zu den über 100.000 US-Dollar im Handel erhältlichen motorisierten Prothesen), skalierbar und anpassbar. Detaillierte Anweisungen stehen online zur Verfügung, und Rouse und seine Kollegen werden sie sogar bauen und an Forscher versenden, wenn es nicht möglich ist, selbst eine zu erstellen.

Dabei verfolgt das Projekt die Erreichung dreier Ziele. Die erste davon besteht darin, ein elektromechanisches Design zu identifizieren, das für kostengünstige, leistungsstarke Open-Source-Roboter-Knie- und Knöchelsysteme verwendet werden kann. Zweitens geht es darum zu verstehen, wie separate Prothesenkontrollstrategien kombiniert werden können, um den Gang Amputierter zu verbessern. Schließlich möchte das Open-Source-Leg-Projekt sein vorgeschlagenes Open-Source-System als Werkzeug für die Forschung zur Prothesensteuerung validieren. Wenn diese Forschungsziele erreicht werden können, könnte es zu dem Game-Changer werden, den sich seine Entwickler erhofft haben.

„Noch zu meinen Lebzeiten werden wir es sehen bionische Gliedmaßen, die neuronale Informationen nutzen können„Entweder auf kortikaler oder peripherer Nervenebene, um uns grobe Bewegungen mitzuteilen“, sagte Rouse. „Damit haben wir die Kontrolle, ohne dass Sensoren an Bord erforderlich sind.“ Diese Revolution, sagte er, findet bereits statt. Auch wenn feinkörnige geschickte Bewegungen länger dauern könnten, handelt es sich nicht unbedingt um einen Science-Fiction-Traum, der noch viele Leben entfernt sein wird.

Und wenn die Leute herausfinden, wie sie zusammenarbeiten können, könnte es viel schneller soweit sein.

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